风光变频器在单沟提升机中的应用Word文档格式.docx
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（6）甩掉了原系统加速用的转子串电阻、交流接触器及时间继电器等，提高了系统的可靠性，操作人员的工作环境也大为改善。
（7）设有直流制动、能耗制动、及回馈制动等多种制动方式，使安全性更加可靠。
（8）该系统四象限运行，回馈能量直接回送电网，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果更加明显。
3.单沟提升机变频调速系统的工作原理我们针对单沟提升机的运行工作特点，按照严格的工业标准设计，制造单沟提升机变频器，把制动电路、回馈电路、滤波器、线路电抗器和PLC等集成到变频器中，增强了整机的可靠性。
单沟提升机变频器为交－直－交电压型变频调速系统，原理图如下图1所示
。
图1单沟提升机变频调速系统原理图该系统的运行过程主要分为两个过程：
（1）绞车电机作为电动机的过程，即正常的逆变过程。
该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成，如上图1所示。
其中正常逆变过程是其核心部分，它改变电机定子的供电频率，从而改变输出电压，起到调速作用。
（2）绞车电机作为发电机的过程，即能量回馈过程。
该过程主要由整流、回馈逆变和输出滤波三部分组成，如上图1所示。
其中该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。
二极管D1和D2为隔离二极管，其主要作用是隔离正常逆变部分和回馈逆变部分。
电解电容E2的主要作用是为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源，保证逆变部分运行更可靠。
回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分，该部分实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。
因为回馈逆变输出的是调制波，为保证逆变的正常工作以及减少对电网的污染，我们加了一个输出滤波部分，使该系统的可靠性更加稳定。
4．单沟提升机变频器的特点与双沟提升机相比，单沟提升机具有回馈能量大的特点，我们采用独立的回馈单元，按重车满负荷下放的最大限度来选取制动模块和回馈模块。
当电机发电母线电压升高时，启动回馈单元向电网回馈或启动刹车单元，将能量泄放掉。
由于单沟回馈能量大，为保证器件的安全，可同时启动回馈单元或刹车单元。
这里要注意几点：
（1）刹车界限要调整适当，该电路应主要以回馈为主，若刹车过早，刹车电阻会长期工作，造成不必要的能耗浪费，刹车电阻也会因长期过热而损坏，一旦损坏，则后果严重，将造成整个变频器工作的不安全。
（2）由于回馈输出的是经过调制的PWM波形，为了与电网尽量一致，其相位控制相当重要，要保证输出的波形与电网严格同步。
另外，必要的LC滤波也是十分重要的，不然，将对电网造成污染，回馈量越大，其滤波系数也越大。
（3）在回馈控制板上有一个显示接口，从此端接入一个显示板，可监测基准电压和母线电压，对安装调试比较方便。
5．单沟提升机变频器的基本控制要求
（1）运行速度的控制为了减少运行过程中的机械冲击，在提升机启动和停止过程中，做到加速度连续，因不同的频率，对应不同的加减速速率，在本装置的控制中，将不同频率时的加减速速率规划成一个表格，运行中用查表的方法确定对应频率时的加减速速率，使提升机平滑运行，减少机械冲击。
（2）自动限速保护在运行到终点时，由限速开关给出减速信号，PLC检测到减速信号后发送给控制器，由控制器启动自动减速程序，使工作频率按设定要求逐步变为低速运行。
提升机带有测速发电机，当测速发电机给出超速信号，PLC检测该信号发送给控制器，进入自动减速运行。
（3〕直流制动主令控制器给出“正转”或“反转”命令后，如果没有给出“松闸”信号，变频器会在电机上施加直流制动转矩，确保松开制动闸过程中重车不下滑。
在给出“松闸”信号后，变频器开始运行。
制动油泵启动后，若不小心松开制动闸触动“松闸”行程开关，变频器接收到“松闸”信号，同时在电机上施加直流制动转矩，确保重车不下滑。
当重车在井筒中间停车时，变频器由高速至停机后，随之施加直流制动转矩使电机停止转动，当机械制动起作用后，方去掉直流制动，使重车靠机械抱闸的作用停止。
6.现场应用我们在新疆玛纳斯永安煤业有限公司及内蒙古鄂可托旗乌仁都西煤焦有限公司分别安装了一台75KW和160KW的单沟提升机变频器。
75KW的是新井安装，160KW的是老井改造，从现场应用看：
（1）75KW变频器回馈时可达到40A左右的电流，160KW变频器回馈时可达到80A左右。
变频器采用回馈方式，即母线电压比基准电压高出多少即回馈多少。
当高于700V左右时启动刹车单元，让多余的能量在通过能耗电阻消耗掉，从而保证了主器件的安全。
经过检测母线电压，看不到有较大的电压波动。
（2）回馈波形较好。
采用适当的LC滤波后，用示波器检测输入端的波形，比较接近于正弦波，对电网基本造成不了污染，滤波效果较好。
（3）节能效果显著。
与工频比较，就160KW提升机而言，原无功电流与有功电流之和大约在180A左右。
而变频运行时，基本上测不出无功电流，只有有功电流80A左右，单单从电流看即减少了100A左右，综合节电率可达30%左右。
（4）减少了投资费用。
75KW提升机由于是新井，直接选用普通的鼠笼式电机，采用变频即可以平滑的进行调速，而不用绕线式电机即可。
鼠笼式电机比绕线式电机价格便宜1/3左右。
因此降低了用户的投资费用，维护起来也比较方便。
（5）采用变频调速后，甩掉了原工频用的速度段切换交流接触器及调速电阻，使工人的操作环境大为改善，调速平滑，减轻了对电网及换挡的冲击，电流变化平稳，这是原工频状态所无法比拟的。
7.结束语矿用提升机采用变频改造，尤其是单沟提升机的成功实践，为变频器在起重设备上的应用提供了典范。
据国内资料显示，在国产变频器中，真正使用回馈制动的寥寥无几。
就是变频器在提升机上的应用也相当少，因此大面积的推广提升机变频器，对变频器的生产来说无疑将会是一个巨大的市场。
[1]李瑞来何洪臣韩文昭矿山提升机变频调速系统变频器世界。
2000.9[2]周加胜矿山提升机变频调速的改造变频器世界。
2003.5[3]刘学成变频调速系统对矿山提升机的改造变频器世界。
2004.5作者简介周加胜男工程师1990年毕业于山东工业大学电机系工业自动化专业，现在山东新风光电子科技发展有限公司从事变频器的开发、研制工作。
风光变频调速系统对矿山提升机的改造
山东风光电子有限责任公司刘学成
摘要：
本文介绍了变频调速系统对矿用提升机的改造，实现了绞车的平稳运行，达到了节能降耗和提高产量的目的。
矿山提升机变频调速系统能量回馈
Abstract:
Thispaperintroducesthereconstructionthatvariablefrequencycontrolvelocitysystemformininghoist.Itrealizessmoothrunningofwellwinch,achievesthepurposeofretrenchingenergy,reducingenergyconsumptionandimprovingoutput.
Keywords:
mininghoistvariablefrequencycontrolvelocitysystem
energyfeedback
1、引言：
交—直—交变频调速系统已在泵类、风机类负载上得到广泛应用，并且正在大面积推广。
但大多数矿用提升机还在沿用传统的线绕式异步电动机，用转子串电阻的方法调速。
这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，故障率高。
矿用生产是24小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。
矿用提升机的技术改造要求迫在眉睫。
但是，不可能把风机、水泵用的变频器直接应用到提升机上，因为提升类负载对变频器有着不少特殊的要求。
鉴于提升绞车的特殊性，我公司自2000年开始研制开发的矿山提升机变频调速系统，已于2000年12月研制成功并通过了山东省科学技术厅科技成果鉴定，填补了国内空白。
同时研制的两台分别在山东省宁阳华宁煤矿和山东省宁阳正大煤业有限公司运行，对矿用提升机的安全运行及节能改造确实起到了决定的作用，应用效果较好。
对上述两台机器经过近两年的观察和总结，我公司于2002年10月对已开发成功的提升机变频调速系统进行了完善，本文主要介绍完善后的该系统。
2、使用该系统的优点
⑴实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。
⑵起动及加速换挡时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。
⑶运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。
⑷安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有连锁保护、自动限速保护功能等。
⑸设有直流制动、能耗制动、及回馈制动等多种制动方式，使安全性更加可靠。
⑹该系统四象限运行，回馈能量直接回电网，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果更加明显。
3、矿用提升机变频调速系统的工作原理
变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现绞车的调速。
交流异步电动机的转速公式为：
n=60f1（1-s）/p其中：
n――电极转速;
f1――定子供电频率;
p――极对数;
s――转差率;
该设备为交－直－交电压型变频调速系统，原理图如下图1所示。
图1矿用提升机变频调速系统原理图
该系统的运行过程主要分为两个过程：
见于矿区电压的波动性可能比较大的事实，由于变频器的回馈条件是要和电网电压有一个固定电压差值，假若某时刻网电电压比较高，再加上回馈时的固定
电压差值，此时变频器的母线电压就会达到一个比较高的电压值，如果再有重车下滑，则母线电压会更高，此时的高电压就有可能威胁到变频器的大功率器件的安全，为此，该系统又加了一个刹车部分（如上图1所示），以保证变频器的安全。
4、变频调速系统对原调速系统的改造
为了确保安全可靠，让变频调速系统与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。
同时为了让操作者不改变操作习惯，工、变频系统都用原操作机构操作，如图2所示：
图2工、变频系统切换控制
5、现场应用情况及运行效果
从2003年3月到2003年12月底，我公司陆续发往山西沁园煤矿、河北承德丰宁银矿、新疆马纳斯永安煤业有限公司、内蒙鄂托克旗乌仁都西煤交公司、成都达县斌郎乡煤矿等地十多台改进后的变频器样机。
该系统改造后节能效果明显，尤其是斜井单沟和直井矿井，节电率都在30％以上。
同时变频改造后绞车运行的稳定性和安全性都大大增加，因此大大减少了运行故障和维修时间，矿区的产量也提高不少。
用户反应普遍较好。
风光变频器在调度绞车中的应用
发布时间:
2007-09-24点击数:
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杨国奎孔亮赵新军郭培彬来源:
《变频器世界》
1引言
位于江苏省沛县境内的大屯煤电公司建立30年来,依靠倒推成本、科技创新等方式,始终保持旺盛的市场竞争力,成为我国煤炭行业唯一一家自投产以来从未亏损过的企业。
大屯选煤厂是大屯煤电公司的下属单位之一,于1979年4月兴建,1982年9月投产,是一座年处理能力210万吨的矿区选煤厂。
选煤厂在生产中采用了大量的先进工艺和技术，变频调速技术在该厂得到了广泛应用。
该厂有两台调度绞车,该设备是铁路煤仓调运铁路车辆的专用设备,可调运整列列车。
2原设备存在问题
大屯选煤厂有两台调度绞车,该调度绞车采用双速三相异步电动机拖动,电机参数为:
电机型号YDJ-45/55-4/8
额定电流84.4/114.8A
额定转速1473/733rpm
额定功率因数0.8
绝缘等级B
该调度绞车在未采用变频器前,用户首先采用工频45KW电机高速将铁牛从牛棚里拉出,经过40min拉到位,与列车车厢连接,然后装车。
采用55KW电机低速拖动车厢,由于用户出料口出料时多时少,绞车为配合列车装煤,需要频繁起动、停止,启动电流比较大,接触器的触点及线圈经常损坏,影响了列车的正常装车。
为了提高装车效率,大屯选煤厂决定选用我山东新风光电子科技发展有限公司生产的JD-BP32-90T变频器对其调度绞车进行变频调速改造。
改造达到了预期目的,现对改造方案作一介绍。
3调度绞车变频控制系统
调度绞车变频控制系统设备包括变频控制柜、PLC、主操作台。
供电电源为AC380V,50Hz,三相四线制,由外部用户开关引至变频控制柜,内设总开关,其额定容量根据装机总容量选配,具有短路、过载、失压等多种保护功能。
控制及信号电源为AC220V，由单相隔离变压器供电，变频控制柜设有风机进行通风散热。
主电路主要有变频器电机回路，控制回路主要有西门子PLC、检测元件、电磁阀、中间继电器及指示灯等组成。
（1）变频控制柜
内设保护变频器的断路器、风光变频器、及三相双掷开关等。
系统采用我山东新风光电子科技发展有限公司生产的提升机专用变频器，该产品具有较大的启动力矩、加速力矩和制动力矩，电机可在四象限运行，并且具有能量回馈单元，将制动时产生的再生能量回馈给电网。
本产品除一般变频器所具有的过压、欠压、过载、短路、温升等多种保护功能外，还具有开机连锁保护，自动限速保护，完全适用调度绞车要求的力矩大，频繁启停、频繁加减速及四象限运行等运行特点，是矿用调度绞车变频改造的理想选择。
变频器上的数字输入、数字输出接口与PLC相连，交接信息，随时控制调度绞车的运行速度。
在变频器中可设置加减速时间，S形速度曲线加速,可最大限度地减小启动过程中的机械冲击，对调度绞车具有较高的安全性。
（2）PLC控制柜
PLC控制系统采用德国西门子PLC系列，模块化结构，配置包含有数字输入、输出模块、模拟量模块、电源模块、CPU模块等。
在本系统中采用采用西门子CPU224和模拟量模块EM232。
CPU224有14个（I/O）输入接口和10个输出接口。
模块EM232控制变频器的运行频率，进而控制电机的转速。
PLC输入数字信号有：
控制调度绞车运行的正转指令信号，反转指令信号，停机指令信号，低速指令，中速指令，急停指令，变频器故障复位，控制调度绞车的东限位开关信号，西限位开关信号，断绳保护信号，变频器故障信号.。
PLC输出信号有开停机信号，正反转信号，复位，急停及各种状态指示信号。
PLC的模拟量输出信号用来控制变频器的运行频率。
PLC通过程序对输入指令信号进行各种逻辑处理，转换成一套高效执行的控制指令，控制执行元件，完成自动化控制功能。
（3）主操作台
主操作台装有调度绞车运行距离的监控显示，以方便司机进行操作控制。
其操作采用手柄的方式。
为不改变司机的操作习惯，仍采用原操作台控制。
4风光变频器JD-BP32-90T主要技术指标
变频器额定功率90KW
额定输出电流170A
输入频率45Hz~55Hz
允许电压波动±
20%
频率分辨率0.01Hz
过载能力160%连续1min220%1.5S
转矩特性：
启动转矩大于两倍额定转矩；
低频转矩，6Hz时大于1.6倍额定转矩
直流制动、回馈制动等多种制动方式。
除一般变频器所具有的各种保护功能之外，还具有开机连锁保护，自动限速保护功能等，确保调度绞车安全，避免各种事故发生。
590KW大屯绞车接线图
（1）主回路接线图
图1主回路接线图
Q1、Q2、Q3工变频转换开关
K1三相双掷开关
K2三相双掷开关
BPQJD-BP32-90T风光变频器
M用户三相异步电动机
（2）PLC接线图
在该系统中,西门子PLC接线如下图2:
图2西门子PLC接线图
KC0为变频器内部故障继电器常开触点。
用户通过操作台发出各种指令，经过PLC处理后，给出开停机等各种动作信号。
由模拟量模块EM232接受CPU224发出的指令，给出模拟电压信号控制变频器的频率高低，进而控制调度绞车电机的速度大小。
6PLC控制流程图及程序
（1）系统PLC控制流程如下图3示:
图3PLC控制流程图
（2）系统PLC控制程序如下：
7对再生能量的处理
为了再生能量能够回馈电网，变频器的主回路采用双向逆变方案。
主回路原理示意图如图4示。
图4主回路原理示意图
8调度绞车变频控制系统的主要优点：
（1）变频系统甩掉了原电控系统用的交流接触器，设备不再频繁启动，提高了系统的可靠性。
（2）变频系统实现了低频低压的软启动和软停止，S形速度曲线加速，使运行更加平稳，机械冲击小，延长了机械设备的使用寿命。
（3）采用德国西门子PLC，抗干扰性强，能在比较恶劣的情况下使用，方便地适应工艺现场要求，使整个系统性价比高。
（4）采用能耗制动、回馈制动技术，成功解决了调度绞车在快速减速或急停时的再生发电能量处理问题，保证了变频器的安全运行。
（5）节能效果显著。
变频改造后，据实测，节电效果可达40%左右。
（6）采用变频控制后，原双速电机不用更换，将原电机当作45KW高速电机使用即可，节约了用户投资。
（7）提高了生产效率。
采用变频控制后，当出料口的出料多时，变频器采用中速拖动列车车厢前行；
当出料少时，变频器采用低速缓慢拖动列车装车，不再需要电机频繁启动。
用户50节列车车厢装料，若用原电控系统需要30min；
变频改造后，仅需要21min，大大提高了装车效率。
9结束语
总之，风光牌JD-BP32-90T变频器在大屯选煤厂调度绞车上的改造是成功的。
它不仅大大提高了生产效率，而且节电效果显著，可以在类似场合大力推广
基于油田修井机的风光高性能变频器
2009-10-2111:
47:
00杜秀虹王铎浏览：
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修井机变频器是由新风光电子科技发展有限公司研发的高性能提升类变频器。
介绍了该变频器的主要特点、性能和功能等。
修井机变频器Abstract:
ThehighperformanceinverterinOilfieldisresearchedbyShandongWindSunElectronicsScience&
TechnologyCo.,LTD..Thisarticleintroducesthecharacteristicandfunctionofthishighperformanceinverter.Keywords:
OilfieldInverter1引言原油田修井机井的缺点：
柴油机械耗能高，排放大量的废气，污染环境。
机械传动零件磨损严重，事故率高，操作过程复杂，工人劳动强度高。
噪声高。
2油田修井机采用变频器的优点
（1）用变频调速电机（普通三相异步电动机也可）代替柴油机，可以省去一大部分的机械传动装置，少出故障，减少维修，提高效率。
（2）以“电驱代替油驱”，可以节省昂贵的柴油。
（3）没有废气的排放，做到清洁环保。
社会效益可观。
（4）电驱自动化程度更强，减少工人的劳动强度，提高
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